CN117802017A - 一株产l-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌及其构建方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一株产L‑2,3‑二氨基丙酸的重组大肠杆菌及其构建方法和应用，所述重组大肠杆菌在出发菌基因组中采用Ptrc启动子异源多拷贝过表达合成L‑2,3‑二氨基丙酸的基因簇sbnAB。所述重组大肠杆菌还通过敲除磷酸丝氨酸磷酸化酶编码基因serB阻断磷酸丝氨酸向丝氨酸方向合成。所述重组大肠杆菌还再次通过Ptrc启动子过表达3‑磷酸甘油酸脱氢酶编码基因serA和磷酸丝氨酸转氨酶编码基因serC增加磷酸丝氨酸的供应。本发明还提供一种通过上述改造策略构建L‑2,3‑二氨基丙酸重组大肠杆菌的方法，以及上述重组大肠杆菌在发酵生产L‑2,3‑二氨基丙酸中的应用。其中，上述重组大肠杆菌发酵生产L‑2,3‑二氨基丙酸的摇瓶产量达2.4 g/L，发酵罐放大培养产量达12.1 g/L，转化率达0.41 g/g。
Description
技术领域
本发明涉及产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌及其构建方法和应用，属于发酵工程领域。
背景技术
L-2,3-二氨基丙酸是一种非蛋白质氨基酸，许多植物及细菌都能合成该物质。L-2,3-二氨基丙酸是合成神经毒素三七素（β-N-草酰基-L-α,β-二氨基丙酸）的直接前体，该物质具有止血、抗炎、神经保护及减轻糖尿病肾病等药理活性。同时，L-2,3-二氨基丙酸也是多种抗生素合成的关键前体，如紫霉素和卷曲霉素。此外，L-2,3-二氨基丙酸对糖酵解及氨基酸合成中以磷酸吡哆醛为辅因子的酶有抑制作用，并且抑制一些菌株的生长。
目前L-2,3-二氨基丙酸主要依赖于化学合成，但是存在转化困难，需要易爆有毒化学品添加。中国发明专利申请CN114517174 A中公开了L-O-磷酸丝氨酸可以在2 ,3-二氨基丙酸生物合成酶sbnAB（通过表达金黄色葡萄球菌中负责铁载体合成和转运的基因簇）的作用下合成2 ,3-二氨基丙酸。然而现有的sbnAB在大肠杆菌中合成L-2,3-二氨基丙酸存在产量低，添加的抗生素和诱导剂影响工业生产等问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在通过代谢工程手段改造大肠杆菌获得一株产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌及在L-2,3-二氨基丙酸生产中的应用。
本发明采用的技术方案是：
一株产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌，其特征在于：在出发菌基因组中采用Ptrc启动子异源多拷贝过表达合成L-2,3-二氨基丙酸的基因簇sbnAB。其中，所述出发菌为大肠杆菌。
为了进一步提高L-2,3-二氨基丙酸的产量，还在所述出发菌基因组中敲除与丝氨酸合成相关的基因。优选地，与丝氨酸合成相关的敲除基因为磷酸丝氨酸磷酸化酶编码基因serB。
为了进一步提高L-2,3-二氨基丙酸的产量，在所述出发菌基因组中还再次利用所述Ptrc启动子，同源过表达与L-2,3-二氨基丙酸代谢途径相关的基因。优选地，与L-2,3-二氨基丙酸代谢途径相关的同源基因为3-磷酸甘油酸脱氢酶编码基因serA和磷酸丝氨酸转氨酶编码基因serC。
本发明还提供一种上述重组大肠杆菌的构建方法，包括：向所述出发菌基因组中以所述Ptrc启动子驱动***所述基因簇sbnAB，并将所述基因簇sbnAB在大肠杆菌的染色体DNA上进行多拷贝过表达。其中，多拷贝倍数可为1、2或3等。
上述重组大肠杆菌的构建方法还包括在所述发菌基因组中敲除与丝氨酸合成相关的基因的步骤；
上述重组大肠杆菌的构建方法还包括再次以所述Ptrc启动子驱动所述出发菌基因组中与L-2,3-二氨基丙酸代谢途径相关的基因进行过表达处理的步骤。
本发明还提供了一种上述产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌在发酵生产L-2,3-二氨基丙酸中的应用。优选地，发酵过程中使用的培养基包括10～20 g/L 简单碳源、1～5 g/L酵母粉、6～8 g/L Na2HPO4、0.3～1 g/L NaCl、2～4 g/L KH2PO4、1～5 g/L NH4Cl、1～5 g/L (NH4)2SO4、0.5～2 g/L谷氨酸钠。其中，所述简单碳源优选为葡萄糖、甘油或两者的结合。
具体地，将所述重组大肠杆菌按照体积分数1%～10%的接种量接种到所述培养基中，于34℃～37℃发酵生产L-2,3-二氨基丙酸。其中，所述发酵生产可以为摇瓶发酵生产，也可以为发酵罐发酵生产。
当采用摇瓶发酵生产时，将所述重组大肠杆菌按照1%～10%的接种量接种到摇瓶中，于34℃～37℃进行摇瓶发酵培养产L-2,3-二氨基丙酸的菌株；其中采用的培养基为摇瓶培养基，优选包括10～20 g/L 简单碳源、1～3 g/L酵母粉、6～8 g/L Na2HPO4、0.3～1 g/L NaCl、2～4 g/L KH2PO4、1～5 g/L NH4Cl、1～5 g/L (NH4)2SO4、0.5～2 g/L谷氨酸钠、1～5 g/L MOPS（3-吗啉丙磺酸缓冲液）。
当采用发酵罐生产时，先将所述重组大肠杆菌接种至LB培养基中进行摇瓶放大培养，得到摇瓶种子液；再将所述摇瓶种子液以体积分数5%～10%接种量接种到发酵罐中，于34℃-37℃、溶氧维持在30%～50%的条件下发酵培养。优选地，所述培养基为发酵罐培养基，包括10～20 g/L简单碳源、2～5 g/L酵母粉、6～8 g/L Na2HPO4、0.3～1 g/L NaCl、2～4 g/L KH2PO4、1～5 g/L NH4Cl、1～5 g/L (NH4)2SO4、0.5～2 g/L谷氨酸钠、0.1～1 g/L MgSO4，0.1～1 g/L CaCl2。
因此，本发明提供了一种利用代谢工程改造的生产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌菌株，该重组大肠杆菌与野生大肠杆菌菌株相比，能更好的利用简单碳源生产L-2,3-二氨基丙酸，所述重组大肠杆菌在摇瓶中能够高效积累三七素2.4 g/L，在3 L发酵罐产量达12.1 g/L，转化率达0.41 g/g。利用本发明提供的重组大肠杆菌菌株生产L-2,3-二氨基丙酸过程中，无需添加抗生素和诱导剂，具有成本低、工艺可控、分离提取简便等优点，有利于工业化的生产。
附图说明
图1是生物合成L-2,3-二氨基丙酸的合成途径。
图2是本发明重组菌株发酵生产L-2,3-二氨基丙酸结果图。
图3是本发明工程菌在发酵罐发酵生产L-2,3-二氨基丙酸结果图。
图4是以质粒载体过表达途径基因的发酵罐生产L-2,3-二氨基丙酸结果图。
序列表中：
SEQ ID NO.1为本发明实施例采用的Ptrc启动子的核苷酸序列；
SEQ ID NO.2为基因簇serAC的核苷酸序列。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明中，认为质粒载体的构建、转化，大肠杆菌基因敲除，敲入，基因突变等方法可以采用本领域常用的各种方法，之后不在赘述。
以下各实施例中，大肠杆菌MG1655，trans5α均为常用大肠杆菌菌株，均可市售获得；采用的各种原料和试剂均为常用物品，均可市售获得，如，LB培养基包括1% 蛋白胨、1%NaCl和0.5% 酵母粉。其中，本发明各实施例中使用的质粒和菌株见后续表1所示。
实施例1
异源表达sbnAB，并通过多拷贝增强，实现L-2,3-二氨基丙酸的合成
为了获得一株生产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌，将金黄色葡萄球菌来源的基因簇sbnAB以SEQ ID NO.1所示的Ptrc启动子驱动***大肠杆菌MG1655基因组中。
（1）单拷贝
以金黄色葡萄球菌基因组为模板，扩增sbnAB基因簇（NCBI序列ID分别为：WP_000572871.1，WP_001031189.1）；以大肠杆菌基因组为模板，扩增***位点ygay上游同源臂以及下游同源臂，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收。将上述DNA片段进行重叠PCR，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收最终获得供体片段ygay上游同源臂-Ptrc-sbnAB-ygay下游同源臂。
以pTartget载体作为模板构建特异性识别假基因ygay的质粒pTartget-1。将包含特异性识别ygay的N20引物经PCR退火，程序为预变性95 ℃，5 min；退火30-50℃，1 min。退火所得片段经重组试剂盒ClonExpress II One Step Cloning Kit (南京诺唯赞医疗科技有限公司)连接至pTartget载体后转化至DH5α。经含100 μg/mL氨苄青霉素的LB固体培养基筛选、测序鉴定获得质粒pTartget-1。
通过将上述供体片段ygay上游同源臂-Ptrc-sbnAB-ygay下游同源臂、pTartget-1质粒电转至携带pCas9质粒的菌株MG1655后，菌液涂布至含有100 μg/mL氨苄青霉素和100μg/mL壮观霉素的LB固体培养基，经菌落PCR验证获得阳性菌株。将上述阳性菌株转接至含有100 μg/mL壮观霉素和0.2%的***糖的LB试管中，32℃培养12 h消除pTartget-1质粒。将消除pTartget-1质粒的菌株再转接至新的LB试管中，至于42℃中过夜培养，消除pCas9质粒，得到菌株DAP01。
（2）双拷贝
以金黄色葡萄球菌基因组为模板，扩增sbnAB基因簇；以大肠杆菌基因组为模板，扩增***位点yjip上游同源臂以及下游同源臂，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收。将上述DNA片段进行重叠PCR，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收最终获得供体片段yjip上游同源臂-Ptrc-sbnAB-yjip下游同源臂。
以pTartget载体作为模板构建特异性识别假基因yjip的质粒pTartget-2。将包含特异性识别yjip的N20引物经PCR退火，程序为预变性 95 ℃，5 min；退火 30-50 ℃，1min。退火所得片段经重组试剂盒ClonExpress II One StepCloning Kit (南京诺唯赞医疗科技有限公司)连接至pTartget载体后转化至DH5α。经含100 μg/mL氨苄青霉素的LB固体培养基筛选、测序鉴定获得质粒pTartget-2。
通过将上述供体片段yjip上游同源臂-Ptrc-sbnAB-yjip下游同源臂、pTartget-2质粒电转至携带pCas9质粒的菌株DAP01后，菌液涂布至含有100 μg/mL氨苄青霉素和100 μg/mL壮观霉素的LB固体培养基，经菌落PCR验证获得阳性菌株。将上述阳性菌株转接至含有100 μg/mL壮观霉素和0.2%的***糖的LB试管中，32℃培养12 h消除pTartget-2质粒。将消除pTartget-2质粒的菌株再转接至新的LB试管中，至于42℃中过夜培养，消除pCas9质粒，得到菌株DAP02。
（3）三拷贝
以金黄色葡萄球菌基因组为模板，扩增sbnAB基因簇；以大肠杆菌基因组为模板，扩增***位点mbhA上游同源臂以及下游同源臂，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收。将上述DNA片段进行重叠PCR，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收最终获得供体片段mbhA上游同源臂-Ptrc-sbnAB-mbhA下游同源臂。
以pTartget载体作为模板构建特异性识别假基因mbhA的质粒pTartget-3。将包含特异性识别mbhA的N20引物经PCR退火，程序为预变性 95 ℃，5 min；退火 30-50 ℃，1min。退火所得片段经重组试剂盒ClonExpress II One StepCloning Kit (南京诺唯赞医疗科技有限公司)连接至pTartget载体后转化至DH5α。经含100 μg/mL氨苄青霉素的LB固体培养基筛选、测序鉴定获得质粒pTartget-3。
通过将上述供体片段mbhA上游同源臂-Ptrc-sbnAB-mbhA下游同源臂、pTartget-3质粒电转至携带pCas9质粒的菌株DAP02后，菌液涂布至含有100 μg/mL氨苄青霉素和100 μg/mL壮观霉素的LB固体培养基，经菌落PCR验证获得阳性菌株。将上述阳性菌株转接至含有100 μg/mL壮观霉素和0.2%的***糖的LB试管中，32℃培养12 h消除pTartget-3质粒。将消除pTartget-3质粒的菌株再转接至新的LB试管中，至于42℃中过夜培养，消除pCas9质粒，得到菌株DAP03。
(4) 将上述重组菌株DAP01、DAP02、DAP03在LB固体培养基上划线，培养12 h得到单菌落。分别挑取菌落大小均一的三个单菌落，接到5 mL液体LB中，在37℃的摇床中培养12h，之后分别按照体积比2%的接种量将1 mL的菌液接种到50 mL的摇瓶培养基中进行摇瓶发酵培养，其中摇瓶发酵培养基包括3 g/L MOPS、5 g/L甘油、10 g/L葡萄糖、2 g/L酵母粉、7g/L Na2HPO4、0.65 g/L NaCl、3 g/L KH2PO4、3 g/L NH4Cl，3 g/L (NH4)2SO4，1.25 g/L谷氨酸钠。37℃，220rmp，发酵培养48 h，并用高效液相色谱测定L-2,3-二氨基丙酸的浓度。如图2所示，测得菌株DAP01、DAP02、DAP03分别产L-2,3-二氨基丙酸0.15 g/L、0.37 g/L、0.5 g/L。
进一步，L-2,3-二氨基丙酸衍生化及高效液相色谱检测方法为：使用0.8%(V/V)2，4-二硝基氟苯对稀释后的发酵液进行衍生反应，反应体系为100 uL样品，100 uL1M的Na2CO3，15 uL的衍生剂，55℃反应1 h。高效液相色谱检测条件为： Agilent C18 (150 mm× 4.6 mm，5μm )，采用17/84的乙腈/醋酸钠等度洗脱，柱温 35℃，检测波长360 nm。
实施例2
在L-2,3-二氨基丙酸合成过程中，其直接前体O-磷酸丝氨酸同时参与丝氨酸的合成。因此为了进一步提升L-2,3-二氨基丙酸的产量，阻断丝氨酸合成途径是必要的。在丝氨酸合成过程中，磷酸丝氨酸磷酸化酶催化O-磷酸丝氨酸生成丝氨酸，敲除其编码基因serB，将阻断丝氨酸的合成。
以大肠杆菌基因组为模板，扩增serB上游同源臂以及下游同源臂，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收。将上述DNA片段进行重叠PCR，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收最终获得供体片段serB上游同源臂-serB下游同源臂。
以pTartget载体作为模板构建特异性识别假基因serB的质粒pTartget-4。将包含特异性识别serB的N20引物经PCR退火，程序为预变性 95 ℃，5 min；退火 30-50 ℃，1min。退火所得片段经重组试剂盒ClonExpress II One StepCloning Kit (南京诺唯赞医疗科技有限公司)连接至pTartget载体后转化至DH5α。经含100 μg/mL氨苄青霉素的LB固体培养基筛选、测序鉴定获得质粒pTartget-4。
通过将上述供体片段serB上游同源臂-serB下游同源臂、pTartget-4质粒电转至携带pCas9质粒的菌株DAP03后，菌液涂布至含有100 μg/mL氨苄青霉素和100 μg/mL壮观霉素的LB固体培养基，经菌落PCR验证获得阳性菌株。将上述阳性菌株转接至含有100 μg/mL壮观霉素和0.2%的***糖的LB试管中，32℃培养12 h消除pTartget-4质粒。将消除pTartget-4质粒的菌株再转接至新的LB试管中，至于42℃中过夜培养，消除pCas9质粒，得到菌株DAP04。
将上述重组菌株DAP04在LB固体培养基上划线，培养12 h得到单菌落。分别挑取菌落大小均一的三个单菌落，接到5 mL液体LB中，在37℃的摇床中培养12 h，之后分别按照体积比2%的接种量将1 mL的菌液接种到含50 mL的摇瓶培养基的摇瓶中。37℃，220rmp，摇瓶发酵培养48 h，并用高效液相色谱测定L-2,3-二氨基丙酸的浓度。如图2所示，DAP04分别产L-2,3-二氨基丙酸2.0 g/L。
实施例3
3-磷酸甘油酸脱氢酶和磷酸丝氨酸转氨酶是丝氨酸合成路径中的关键基因，再次以Ptrc启动子驱动增强SEQ ID NO.2所示的基因簇serAC的表达有助于提升L-2,3-二氨基丙酸的合成。其中，基因簇serAC由所述3-磷酸甘油酸脱氢酶编码基因serA和磷酸丝氨酸转氨酶编码基因serC构建。
以大肠杆菌基因组为模板，扩增serAC以及yghX上游同源臂和下游同源臂，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收。将上述DNA片段进行重叠PCR，PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测并切胶纯化回收最终获得供体片段yghX上游同源臂-Ptrc-serAC-yghX下游同源臂。
以pTartget载体作为模板构建特异性识别假基因yghX的质粒pTartget-5。将包含特异性识别yghX的N20引物经PCR退火，程序为预变性 95 ℃，5 min；退火 30-50 ℃，1min。退火所得片段经重组试剂盒ClonExpress II One StepCloning Kit (南京诺唯赞医疗科技有限公司)连接至pTartget载体后转化至DH5α。经含100 μg/mL氨苄青霉素的LB固体培养基筛选、测序鉴定获得质粒pTartget-5。
通过将上述供体片段yghX上游同源臂-Ptrc-serAC-yghX下游同源臂、pTartget-5质粒电转至携带pCas9质粒的菌株DAP04后，菌液涂布至含有100 μg/mL氨苄青霉素和100 μg/mL壮观霉素的LB固体培养基，经菌落PCR验证获得阳性菌株。将上述阳性菌株转接至含有100 μg/mL壮观霉素和0.2%的***糖的LB试管中，32℃培养12 h消除pTartget-5质粒。将消除pTartget-5质粒的菌株再转接至新的LB试管中，至于42℃中过夜培养，消除pCas9质粒，得到重组大肠杆菌菌株DAP05。
将上述重组大肠杆菌菌株DAP05在LB固体培养基上划线，培养12 h得到单菌落。分别挑取菌落大小均一的三个单菌落，接到5 mL液体LB中，在37℃的摇床中培养12 h，之后分别按照体积比2%的接种量将1 mL的菌液接种到含50 mL的摇瓶培养基的摇瓶中。37℃，220rmp，摇瓶发酵培养48 h，并用高效液相色谱测定L-2,3-二氨基丙酸的浓度。如图2所示，DAP05分别产L-2,3-二氨基丙酸2.4 g/L。
实施例4 重组大肠杆菌菌株DAP05发酵罐补料分批培养
本实施例主要通过发酵罐补料分批培养测试DAP05重组大肠杆菌菌株及与质粒载体表达sbnAB、serAC的工程菌（敲除基因serB）的生产性能。具体实施如下：
在平板上挑取新鲜的重组大肠杆菌DAP05的单菌落并接种到对应的5 mL含有相应抗生素的LB试管中，取上述菌液1 mL接种到500 mL装100～150 mL LB培养基的LB摇瓶中，37℃，200～220 rpm条件下摇瓶放大培养10 h，得到摇瓶种子液。将上述摇瓶种子液转接至含1 L发酵培养基的3 L发酵罐中，发酵温度37℃，通风量3～5 m3/h，搅拌转速300～1000rpm，溶氧维持在30%～50%，流加浓度为50% (W/V) 的葡萄糖溶液，维持剩余浓度为0.1%～0.5% (W/V)，流加25% (W/V)的氨水调节发酵液pH至6.8～7.2。其中，所述发酵罐培养基包括15 g/L葡萄糖、3.5 g/L酵母粉、7 g/L Na2HPO4、0.65 g/L NaCl、3 g/L KH2PO4、3 g/LNH4Cl，3 g/L (NH4)2SO4、2.25 g/L谷氨酸钠、0.55 g/L MgSO4、0.55 g/L CaCl2。发酵结果如图3所示，在发酵72 h时，L-2,3-二氨基丙酸积累12.1 g/L达到最高产量，转化率达0.41 g/g。
将质粒载体pZE-sbnAB-serAC电转至MG1655△serB中，菌液涂布至含有100 μg/mL氨苄青霉素的LB平板上培养12 h，得到产L-2,3-二氨基丙酸的工程菌。分别挑取菌落大小均一的三个单菌落，接到5 mL液体LB培养基中，在37℃的摇床中培养12 h。取上述菌液1 mL接种到500 mL装100～150 mL LB培养基的LB摇瓶中，37℃，200～220rpm条件下摇瓶放大培养10 h，得到摇瓶种子液。将该摇瓶种子液转接至含1 L发酵培养基的3 L发酵罐中，并加入终浓度为100 μg/mL氨苄青霉素以及终浓度为0.1 mM的IPTG，发酵温度37℃，通风量3～5m3/h，搅拌转速300-1000 rpm，溶氧维持在30%～50%，流加浓度为50% (W/V) 的葡萄糖溶液，维持剩余浓度为0.1%～0.5% (W/V)，流加25% (W/V)的氨水调节发酵液pH至6.8～7.2。如图4所示，在发酵72 h L-2,3-二氨基丙酸积累5.21 g/L达到最高产量，转化率达0.22 g/g。
表1 本发明实施例中涉及的质粒和菌株列表
因此，本发明实施例提供的上述生产L-2,3-二氨基丙酸的重组菌株结合代谢工程策略，可以实现以葡萄糖等简单碳源为源头生物合成L-2,3-二氨基丙酸。本发明实施例提供的上述生产L-2,3-二氨基丙酸的工程菌通过以下方法提高L-2,3-二氨基丙酸的产量：
第一，以pTrc启动子异源表达金黄色葡萄球菌来源的基因簇sbnAB，并通过基因组多拷贝，增强该基因簇的表达；第二，敲除基因serB，阻断丝氨酸合成途径，增加前体供应；第三，过表达基因簇serAC，增加L-2,3-二氨基丙酸的合成通量。
简而言之，本发明实施例通过代谢工程手段，改造大肠杆菌，获得生产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌菌株，相比于基于质粒载体的工程菌株，该菌株具有合成效率高，遗传稳定，不需要额外添加诱导剂等优势。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一株产L-2,3-二氨基丙酸的重组大肠杆菌，其特征在于：在出发菌基因组中采用Ptrc启动子异源多拷贝过表达合成L-2,3-二氨基丙酸的基因簇sbnAB；
优选地，所述基因簇sbnAB来源于金黄色葡萄球菌；
优选地，所述Ptrc启动子的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；
优选地，所述出发菌为大肠杆菌MG1655。
2.根据权利要求1所述的重组大肠杆菌，其特征在于：还在所述出发菌基因组中敲除与丝氨酸合成相关的基因；
优选地，所述与丝氨酸合成相关的基因为磷酸丝氨酸磷酸化酶编码基因serB。
3.根据权利要求2所述的重组大肠杆菌，其特征在于：在所述出发菌基因组中还再次利用所述Ptrc启动子，同源过表达与L-2,3-二氨基丙酸代谢途径相关的基因；
优选地，所述L-2,3-二氨基丙酸代谢途径相关的基因为3-磷酸甘油酸脱氢酶编码基因serA和磷酸丝氨酸转氨酶编码基因serC；
优选地，由所述3-磷酸甘油酸脱氢酶编码基因serA和磷酸丝氨酸转氨酶编码基因serC构建serAC基因簇，该serAC基因簇的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
4.一种权利要求1所述的重组大肠杆菌的构建方法，包括：向所述出发菌基因组中以所述Ptrc启动子驱动***所述基因簇sbnAB，并将所述基因簇sbnAB在大肠杆菌的染色体DNA上进行多拷贝过表达；
优选地，所述基因簇sbnAB***所述出发菌基因组中的***位点为大肠杆菌假基因ygay、yjip和mbhA中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的构建方法，其特征在于：还包括在所述发菌基因组中敲除与丝氨酸合成相关的基因的步骤；
优选地，所述与丝氨酸合成相关的基因为磷酸丝氨酸磷酸化酶编码基因serB。
6.根据权利要求5所述的构建方法，其特征在于：还包括再次以所述Ptrc启动子驱动所述出发菌基因组中与L-2,3-二氨基丙酸代谢途径相关的基因进行过表达处理的步骤；
优选地，所述L-2,3-二氨基丙酸代谢途径相关的基因为3-磷酸甘油酸脱氢酶编码基因serA和磷酸丝氨酸转氨酶编码基因serC；
优选地，由所述3-磷酸甘油酸脱氢酶编码基因serA和磷酸丝氨酸转氨酶编码基因serC构建serAC基因簇，所述serAC基因簇的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。
7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于：包括分别以所述Ptrc启动子驱动所述基因簇sbnAB，并在大肠杆菌假基因ygay、yjip和mbhA位点***所述基因簇sbnAB，获得经三拷贝过表达处理的大肠杆菌；
再次以所述Ptrc启动子驱动所述基因簇serAC并***经三拷贝过表达处理的大肠杆菌中的假基因yghX位点，构建所述重组大肠杆菌。
8.一种权利要求1～4任一项所述的重组大肠杆菌在发酵生产L-2,3-二氨基丙酸中的应用；
优选地，所述重组大肠杆菌按照体积分数1%～10%的接种量接种到培养基中，并于34℃～37℃进行发酵培养；
优选地，所述培养基包括10～20 g/L 简单碳源、1～5 g/L酵母粉、6～8 g/L Na2HPO4、0.3～1 g/L NaCl、2～4 g/L KH2PO4、1～5 g/L NH4Cl、1～5 g/L (NH4)2SO4、0.5～2 g/L谷氨酸钠；
优选地，所述简单碳源为葡萄糖、甘油或两者的结合。
9. 如权利要求8所述的应用，其特征在于：将所述重组大肠杆菌按照体积分数1%～10%的接种量接种到摇瓶培养基中，于34℃～37℃进行摇瓶发酵培养，其中，所述摇瓶培养基包括10～20 g/L 所述简单碳源、1～3 g/L酵母粉、6～8 g/L Na2HPO4、0.3～1 g/L NaCl、2～4g/L KH2PO4、1～5 g/L NH4Cl、1～5 g/L (NH4)2SO4、0.5～2 g/L谷氨酸钠、1～5 g/L MOPS。
10.如权利要求8所述的应用，其特征在于：先将所述重组大肠杆菌接种至LB培养基中进行摇瓶放大培养，得到摇瓶种子液；再将所述摇瓶种子液按照体积分数5%～10%的接种量接种到发酵罐培养基中发酵培养，其中，所述发酵罐培养基包括10～20 g/L所述简单碳源、2～5 g/L酵母粉、6～8 g/L Na2HPO4、0.3～1 g/L NaCl、2～4 g/L KH2PO4、1～5 g/L NH4Cl、1～5 g/L (NH4)2SO4、0.5～2 g/L谷氨酸钠、0.1～1 g/L MgSO4，0.1～1 g/L CaCl2；且发酵罐培养过程中的溶氧维持在30%～50%。
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